近红外光谱在药品领域中应用及前景

孙 鹏

（重庆教育学院 生物与化学工程系，重庆 400067）

近红外光谱在药品领域中应用及前景

孙 鹏

（重庆教育学院 生物与化学工程系，重庆 400067）

近红外光谱作为一种简单、快速、无损伤、无污染的检测手段，在检测原料、在线检测以及产品质量检测等方面有独特的优势，因此在药品领域得到了广泛的应用。

近红外光谱；药品；应用

在药品领域中，人们希望能有一种分析方法，可以快速的检测原料、中间产品以及产品的质量，而且投入的资金又不是很多。近年来迅速发展起来的近红外光谱（Near Infrared Spectroscopy， NIRS）可以在一定程度上满足人们的需求。NIRS是集现代电子技术、光谱分析技术、计算机技术和化学计量学技术为一体的现代光谱技术，主要用于样品的无损、快速分析。随着计算机与化学计量学的发展，NIRS的分析价值越来越得到重视，并随着研究的深入，广泛的应用于农业、石化、烟草、酿酒、医药等领域。

1 近红外光谱分析技术的特点

NIRS在各个领域有如此迅速的发展，主要是因为它在分析测定中有以下独特的优越性。（1）可以用于样品的定性和定量测定。定性分析采用识别分析程序。定量分析采用多元校正方法及一组已知性质或组分样品所建立的定量模型，测得的结果与已知结果的偏差小于已有分析方法的再现性［1］。（2）分析速度快、操作简单、产出多。NIRS的采集时间只有数秒，随后的数据处理和分析由计算机进行。在建立好数学模型的情况下，在 1min 内即可得到结果［2］。（3）不破坏样品、不用试剂、不污染环境。近红外光谱的取得可以是透射方式，也可以是漫反射方式。例如：对于粉针剂，不需要拆开样品包装，直接将样品安瓿置于积分球上扫描即可，在测定完后，样品依然可以使用［2-7］。（4）仪器自动化程度高，对操作者技术要求低。NIRS仪器都带有较先进的数据处理软件，自动化程度高，操作者不需要太高的操作技能，经过简单培训即可上岗工作。（5）对于经常性的质量控制，经济效益高。对于已经建立好数学模型日常分析，由于不消耗试剂，某些分析甚至不需要破坏样品，样品在分析完成后依然可以使用［8］。极大地降低了分析费用和样品的损耗，对于需要大量日常分析的企业来说，无疑是一种理想的分析方法。

2 国内外研究进展

早在50年代中后期，Norris等就在近红外漫反射技术上做了的大量工作［1］，但真正结合计算机技术和化学计量学的现代近红外技术在80年代后期才出现。国内应用NIRS技术报道最早见于90年代初，2000年前后相关文献开始大量涌现。目前农产品、饲料、饮料、烟草、药品、石油化工等多个行业对NIRS都做了大量的研究工作，并取得了一定的成果。

药品领域对NIRS的研究较晚，但近年来已广泛应用到药品的原料药控制、生产过程控制、成品控制、中药鉴别等各个方面。在药品领域近红外光谱法不仅适用于药物的多种不同状态如原料、片剂、胶囊以及液体等制剂的分析检测；还可用于不同类型的药品，如蛋白质、中药、抗生素等药物的分析；以及在线生产工艺的监控，包括混合、微波真空干燥、注射用产品灭菌、片剂的膜衣厚度等，根据实际应用范围，选用不同的光纤探针即可实现生产工艺的在线分析监控。近红外光谱仪将分析从实验室转移到现场和在线，是近红外技术发展和应用的必然趋势。

表1［2-16］中列出了部分近红外光谱在药品领域应用的实例。在2005版《中国药典》中出现了“近红外分光光度法指导原则”，在其应用范围中指出“近红外分光光度法具有快速、准确、对样品无破坏的检测特性，不仅可用于对离线供试品的检验，还能直接对在线样品进行检测。可广泛地应用于药品的理化分析”［19］，这说明NIRS技术已经得到了官方的认同。

表1 近红外光谱在药品领域中应用的部分实例

3 近红外光谱存在的问题

目前，近红外光谱检测技术在具体应用中还存在诸多问题。除仪器性能和价格方面的因素外，其中最主要的困难是数学建模工作［17］。模型的选择范围和基础数据的准确性都直接影响最终的分析结果，建模方法不同会导致模型的过适应或欠适应，并且模型的传递性差；参与定标样品的数量，实验人员素质以及实验条件的差异及其设计，也直接影响定标模型预测的准确度。

建立一个优良的数学模型需要拥有丰富的样品资源，可从中选取有代表性的建模样品，使建模样品集的组分含量呈现较为均匀的梯度分布，且组分含量的变异范围和样品类型尽可能涵盖待测样品的变异范围和各种类型；要有较好的化学分析知识和实验室条件，能按标准方法进行准确的化学分析；在已有较好建模样品和准确化学分析数据的基础上建立和优化模型 ，还需要较好的专业知识、丰富的建模经验以及足够的时间。

近年来药监系统大量装备了近红外光谱仪和近红外快检车，但是由于模型太少，特别是定量模型，难以适应靶向抽验的需要［18］。

数学建模工作复杂而繁琐，技术要求高，工作量大，开支大。克服这一困难，可以从以下两方面着手：（1）研究模型转移问题。这需要各个近红外仪器生产厂商制定统一的技术标准，进一步提高仪器性能的稳定性，使用更加先进的计量学方法；使已有的优良数学模型可以在不同厂商、不同型号的仪器上应用。（2）建立行业或地区近红外分析技术中心。由专业技术人员负责数学模型的创建、优化和维护；用户则按统一的操作条件提取待测样品的近红外光谱，利用互联网实现资源共享、模型传输和远程分析；并对出现问题的模型进行及时的更新。

4 在药品领域中的应用前景

NIRS在农产品中的应用最早，分析方法也最成熟，很多方法已成为公认的标准方法［1］，广泛应用于农产品中的蛋白、水分、纤维、糖分及脂肪等的分析，并取得满意的结果。其他领域，包括药品领域，对NIRS的研究较晚，但是发展十分迅速。国内外有部分制药企业开始将NIRS技术应用于药品部分生产环节的控制。但是，该技术已逐渐得到更多的重视，目前已成为美国官方分析化学师协会（AOAC）一种标准分析方法应用于药品检测。

可以预见，NIRS在药品领域中的应用也会像农产品领域，逐渐成为一种使用广泛，并且获得官方认可的一种标准分析方法。

［1］陆婉珍.近红外光谱分析技术［M］.北京：中国石化出版社，2007.

［2］杨纯，刘元坤，汪琚来，吕莹.β-内酰胺类抗生素的近红外反射光谱分析法鉴别［J］.中国医药工业杂志.2004，35（7）：419-420.

［3］逢焕欢，冯艳春，胡昌勤，相秉仁.不同生产厂家注射用头孢哌酮钠含量测定的近红外定量模型的建立.光谱学与光谱分析［J］.2006， 26（12）：2214-2218.

［4］侯少瑞，冯艳春，胡昌勤.近红外光谱法快速分析注射用头孢曲松钠及其水分的含量［J］.药物分析杂志.2008，28（6）：593-599.

［5］黄英华，乐焕龙，傅宜磊，钱月红.注射用奥美拉唑钠水分含量的近红外漫反射光谱法测定［J］.中国医药工业杂志.2005，36（6）：354-356.

［6］张中湖，张敬贤，朱斌，陆峰.注射用青霉素钠品质参数的近红外漫反射光谱法测定［J］.中国医药工业杂志，2003，34（7）：345-347.

［7］孙通，徐惠荣，应义斌.近红外光谱分析技术在农产品／食品品质在线无损检测中的应用研究进展［J］.光谱学与光谱分析，2009，29（1）：122-126.

［8］颜栋林，李萍，程文君.近红外漫反射光谱法快速定量分析头孢氨苄胶囊［J］.中国临床医药研究杂志.2008，199：1-3.

［9］刘伟，范可青，包艳春，唐松。运用车载近红外光谱仪测定六味地黄丸水分［J］.中国药事.2008，22（8）：703-705.

［10］南劲松，孟庆繁，郭伟良，申斯乐，滕利荣.近红外光谱-径向基神经网络在异烟肼片无损定量分析中的应用［J］.分析测试学报.2007，26（5）：6l7-620.

［11］林培英，王 洪，董昕，吴玉田，娄子洋.近红外漫反射光谱法测定天然牛黄粉中人工牛黄粉的掺入量［J］.中药材.2005，28 （3）：177-179.

［12］杨志斌，栾连军.近红外透射光谱用于枳壳提取物纯化过程快速分析［J］.中国药学杂志.2005，40（8）：615-618.

［13］吕莹，赵勇.用近红外光谱法快速测定头孢曲松钠色差［J］.合成化学.2005，13（4）：417-418.

［14］王亚敏，张卓勇，汤彦丰，范国强.近红外光谱技术在中药鉴别及分析中的应用［J］.首都师范大学学报（自然科学版）.2004，25（3）：41-51.

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［17］周超，陈兴苗，刘燕德.近红外光谱检测技术在农业和食品分析中的应用［J］.农产品加工·学刊.2006，82（11）：46-57.

［18］余驰，刘爱萍，姜红.药品检测车车载近红外模型假阳性现象的验证与分析［J］.中国药事.2008，22（2）：116-117

［19］ ChP （中国药典） 。2005，VolⅡ：附录 185

［责任编辑 王南山］

Application and prospect of Near Infrared Spectroscopy to Pharmaceutical Domain

SUN Peng
（College of Chongqing Education， 400067）

The text mainly introduces the application of near infrared spectroscopy （NIRS） for pharmaceutical.As a kind of simple， fast， non-destructive， non-polluted detection mean， the NIRS has been widely used in raw material analysis， on-line analysis and product quality analysis etc.， for pharmaceutical domain.

near infrared spectroscopy； pharmaceutical； application； prospect

TN215

A

1008-6390（2010）06-0019-03

2009-10-27

孙鹏，硕士，研究方向：药物分析。